基于模糊正交法的数控车床加工参数优化设计

摘要

金属车削加工切削参数主要是指进给速度、进给量和进给深度。该三要素是车削加工中最活跃的因素，它们是数控车切削加工的基本控制量。在机械加工实践中，合理的切削参数选择对于产品的质量、生产率、生产成本以及设备利用率等都有着很大的影响。传统的依靠经验数据和查阅手册获取的切削参数进行的生产加工不仅效率低下，加工成本偏高，而且如果选择不当，将难以保证工件加工精度及合理控制加工成本，还可能因切削力过大等原因造成机床被迫停机，最终影响数控机床效能的正常发挥。因此，在基于材料切削加工性能的基础上引入先进的实验方法获取优化加工参数对提高数控加工经济效益有着重要的指导意义。
　　1、本文在对常用金属材料数控车加工进行深入分析和理解的基础上，以机加工中常用的塑性材料45钢和脆性材料HT300为研究对象，采用硬质合金刀具进行外圆精车加工试验，研究车削加工机理，分析了各切削参数对表面粗糙度的影响规律。利用正交试验法确定了两种典型材料在数控车加工中以保证表面粗糙度为优化目标的进给量、进给速度、进给深度的优水平和最优水平组合及主次顺序。同时，对因子的显著性进行了检验，并绘制出了因素与指标趋势图。试验结果证明，合理选择切削用量对提高被加工零件的表面质量有很大帮助。研究结果为在数控车削过程中通过合理选择切削参数获得优秀的表面质量提供了一种科学有效的方法。
　　2、设计基于模糊理论实现45钢和HT300数控车加工参数的优化，从而解决了一些非确定性参数对加工的影响，减少了试验工作量对优化目标的影响。
　　3、通过两种理论优化方法的比较，探索发现了一套数控精车加工45钢和HT300的加工工艺，从而弥补了数控加工经验性加工的缺点，有利于产品的表面质量和生产效率的提高。对企业生产具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及来源

1．1．1 课题研究的背景

1．1．2 课题的来源

1．2 国内外需求分析及研究现状

1．2．1 国内外需求分析

1．2．2 国内外对数控切削参数的研究现状

1．3 本文的研究内容及意义

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的意义

1．4 本章小结

第二章 数控加工工艺参数的合理选择

2．1 数控加工切削刀具的设定

2．2 数控车床切削用量的选择

2．3 正交试验方法概述

2．3．1 正交试验简介

2．3．2 正交试验的基本步骤

2．4 SPSS软件介绍

2．5 本章小结

第三章 基于典型材料的数控车床加工参数正交试验分析

3．1 车削试验条件

3．1．1 试验机床参数

3．1．2 试验材料

3．1．3 试验用刀具

3．2 45钢车削加工表面粗糙度的正交试验实施及结果分析

3．2．1 表面粗糙度产生的原因

3．2．2 影响表面粗糙度的因素

3．2．3 表面粗糙度的评价参数

3．2．4 表面粗糙度测量系统

3．2．5 45钢车削加工正交试验实施及粗糙度Ra值测量

3．2．6 45钢车削加工表面粗糙度影响因素分析

3．3 HT300车削加工正交试验实施及粗糙度Ra值测量

3．3．1 HT300车削加工表面粗糙度影响因素分析

3．4 本章小结

第四章 数控车切削工艺参数优化的研究

4．1 优化的相关问题

4．2 45钢数控车削工艺参数优化

4．2．1 模糊评价集合设定

4．2．2 车削参数隶属度函数建立

4．2．3 45钢数控车加工参数模糊分析权重分配集

4．2．4 模糊正交试验结果的直观分析

4．2．5 45钢数控车削参数模糊主效应分析

4．2．6 45钢车削各因素的交互效应分析

4．2．7 45钢车削模糊正交分析结论

4．3 HT300数控车削工艺参数优化

4．3．1 HT300数控车加工参数模糊分析权重分配集

4．3．2 模糊正交试验结果的直观分析

4．3．3 HT300数控车削参数模糊主效应分析

4．3．4 HT300车削各因素的交互效应分析

4．3．5 HT300车削模糊正交分析结论

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢